3.2.1 直流电机的基本结构

直流电机可概括地分为静止的定子（励磁）和旋转的转子（电枢）两部分，定子和转子之间的间隙称为气隙。直流电机结构如图3-2所示。

1.直流电机的定子

直流电机的定子是电机静止不动的部分，其主要作用是产生气隙磁场，由主磁极、换向极、机座和电刷装置组成。

（1）主磁极

它的作用是产生主极磁场。主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成，结构如图3-3所示。主磁极铁心靠近转子一端扩大的部分称为极靴，它的作用是使气隙磁阻减小，改善主磁场分布，并使励磁绕组容易固定。为了减少转子转动时由于磁槽移动引起的损耗，主磁极铁心采用1~1.5mm的低碳钢板冲压成一定形状叠装固定而成。主磁极上装有励磁绕组，整个主磁极用螺杆固定在机座上。主磁极的个数一定是偶数，励磁绕组的连接必须使得相邻主磁极的极性按N、S极交替出现。

（2）换向极

换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作用是改善直流电机的换向情况，使直流电机运行时不产生有害的火花。换向极结构和主磁极类似，由换向极铁心和套在铁心上的换向极绕组组成，并用螺杆固定在机座上，如图3-4所示。换向极的个数一般与主磁极的极数相等，但在功率很小的直流电机中，也有不装换向极的。换向极绕组在使用中和电枢绕组相串联，需要流过较大的电流，因此和主磁极的串励绕组一样，换向极绕组导线有较大的截面积。

（3）机座

机座一般用铸钢铸成或用厚钢板焊接而成，通常有两个作用：一是用来固定主磁极、换向极和电机端盖；二是作为磁场的通路。定子导磁部分称为磁轭，底脚用于固定电机。机座需要具有良好的导磁性能、足够的机械强度和刚度。

（4）电刷装置

电刷装置的作用是把直流电压、直流电流引入或引出。电刷的数目一般等于主磁极的数目。电刷装置由电刷、电刷盒、刷瓣和压簧等部分组成。图3-3中的电刷是由石墨或金属石墨组成的导电块，放在电刷盒内用弹簧以一定的压力按压在换向器的表面，旋转时与换向器表面形成滑动接触。

（5）端盖

端盖装在基座两端并通过端盖中的轴承支撑转子，将定子连为一体，同时端盖对直流电机内部起到防护作用。

2.直流电机的转子

转子是直流电机的转动部分，又称为电枢。转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承以及风扇等，如图3-5所示。

（1）电枢铁心

电枢铁心既是主磁路的组成部分，又是电枢绕组支撑部分。电枢绕组嵌放在电枢铁心的槽内，为减小电枢铁心内的涡流耗损，铁心一般用厚0.5mm且冲有齿、槽的型号为DR530或DR510的硅钢片叠压加紧而成，如图3-6所示。小型直流电机的电枢铁心冲片直接压装在轴上，大型直流电机的电枢铁心冲片先压装在转子支架上，然后将支架固定在轴上。为改善通风，冲片可沿轴向分成几段，以构成径向通风道。

（2）电枢绕组

电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，它是直流电机的电路部分，也是感应电动势产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间绝缘并用槽楔压紧，如图3-7所示。大型直流电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。

（3）换向器

换向器是直流电机的关键部件之一。在直流发电机中，换向器起整流作用；在直流电动机中，换向器起逆变作用。换向器由许多鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端用两个V形环压紧而成，每个电枢线圈首端和尾端的引线分别焊入相应换向片内，如图3-8所示。小型直流电机常用塑料换向器，这种换向器用换向片排成圆筒，再用塑料通过热压而成。